DE3411989C2

DE3411989C2 - Rohrschellenisoliereinlage

Info

Publication number: DE3411989C2
Application number: DE19843411989
Authority: DE
Inventors: Hubert 1000 Berlin Combé; Peter Dipl.-Ing. Neumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-28
Filing date: 1984-03-28
Publication date: 1986-08-07
Also published as: EP0159958A1; DE3411989A1

Abstract

Zwischen einem Rohr und einer Rohrschelle werden zur Erzielung von Schalldämmung und Wärmedämmung vorzugsweise schlauchförmige Isolierblöcke aus Gummi eingeschoben, die individuell den Lasten und Schwingungsverhältnissen angepaßt werden können.

Description

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74 05 253 und 74 26 865.

Allen diesen Rohrschellenisoliereinlagen ist gemeinsam, daß sie sich um den gesamten inneren Umfang der Rohrschelle erstrecken, einige haben Profilierungen, andere haben in ihrem Innern Hohlräume. Ein Teil dieser Rohrschellenisoliereinlagen ist mit Haltelippen versehen, die um die Kanten der Schellen herumgreifen, so daß die Rohrschellenisoliereinlagen immer durch die Haltelippen ihre dem Rohrschellendurchmesser entsprechend gekrümmte Form erhalten. Wieder andere sind mit der Rohrschelle verklebt Alle genannten Rohrschellenisoliereinlagen bestehen aus Gummi. Die Rohrschellenisoliereinlagen aus Gummi werden im allgemeinen mittels Extrudern gepreßt

Diese Rohrschellenisoliereinlagen weisen jedoch folgende Nachteile auf:

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rohrschellenisoliereinlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das DE-GM 74 12 348 zeigt schwere quadratisch geformte Schellen für den Schiffsbau, die an vier Seiten mit Kunststoffeinlagen versehen sind, die ihrerseits prismenförmige Ausnehmungen haben und sich so dem Rohr anpassen. Die Einlagen dienen dazu, die Angleichung an die verschiedenen Rohrdurchmesser zu erleichtern. Es handelt sich um schwere Spezialschellen für den Schiffsbau, die im normalen Rohrleitungsbau keine Anwendung finden. Sie sind nicht auf Schalldämpfung ausgelegt.

fS Eine weitere Spezial-Rohrschellenkonstruktion dient

%i zur Halterung von rechteckigen oder runden Antennen-

S·, Hohlprofilen. Sie ist in der DE-OS 12 34 288 beschrieben. Die eigentlichen Halteschellen, die aus quadratisch geformten oder rund geformten Stahlschellen bestehen,

, sind mit diagonal angeordneten Kunststoffedern aus

',ι Polyäthylen versehen. Diese Federn können sich unter

Last nur in einer Richtung verändern. Sie sind aufgaben-

₍ gemäß nicht für Schallschutz vorgesehen, sondern ermöglichen das Gleiten der empfindlichen dünnwandigen Antennen-Hohlprofile in deren Längsrichtung. Einlagen dieser Art können im Rohrleitungsbau schon deshalb nicht verwendet werden, weil die Gewichte der Rohrleitungen einschließlich der von ihnen zu transportierenden Medien viel zu hoch sind.

Die im Rohrleitungsbau verwendeten Rohrschelleneinlagen sind u. a. beschrieben in der DE-PS 23 66 213, der DE-AS 23 11057, den DE-OSen 27 10 601, 662, 27 10 601 und in den DE-GMn 19 87 450,

40

45

50 4)

55 5)

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65 Bei Verwendung von Haltelippen und bei kleinen Rohrdurchmessern haben mittels Strangrohrpressen hergestellte Rohrschellenisoliereinlagen das Bestreben, sich nach einer Weile wieder in ihre alte gerade Lage zurückzubiegen und sich von der Rohrschelle herunterzukrempeln. Profile, die in Spritzformen und passend zum Schellendurchmesser hergestellt werden, sind zu teuer. Bei eingeklebten Schellenisolierprofilen besteht die Gefahr, daß die im Gummi befindlichen Weichmacher den Klebstoff unwirksam machen. Dieser Effekt tritt besonders bei höheren Rohrtemperaturen leicht auf. Die Gummieinlagen verlieren dann ihren Halt und rutschen aus dem Zwischenraum zwischen Rohr und Schelle heraus.
Wenn starke Schiebekräfte auf das Rohr wirken und die Schelle aufgrund ihrer Konstruktion mit dem Rohr nicht mitwandern kann, besteht die Gefahr, daß nicht nur die geklebten, sondern auch die mit Haltelippen versehenen Rohrschellenisoliereinlagen herausgedrückt werden. Aus diesem Grund sind Rohrschellen häufig so profiliert, daß sich Bördel, Sicken oder Kanten ergeben, die die dazu passenden Schellenisolierprofile formschlüssig gegen Herausdrücken sichern. Nachteilig hierbei ist aber, daß die Profilierungen aus fertigungstechnischen und Kostengründen dünnes Schellenmaterial voraussetzen mit dadurch bedingter geringer Tragkraft der Schelle. Ferner sind die Werkzeugkosten höher als bei Schellen ohne Profilierung. Häufig können derart profilierte Schellen ohne Isoliereinlage nicht verwendet werden. Treten höhere Rohrtemperaturen auf, muß Gummi einer größeren Shorehärte gewählt werden. Dadurch wird die Rohrschellenisoliereinlage noch steifer, und die genannten Nachteile verstärken sich.

Vergleicht man einen Querschnitt durch das Rohr und die Rohrschelle nebst ringsumlaufender eingelegter Rohrschellenisoliereinlage im unbelasteten und im belasteten Zustand, so wird sich eine sichelförmige Verdrängungsfläche im Bereich der Rohrschellenisoliereinlage finden. Je mehr das Rohr gewichtsbedingt in die Rohrschellenisoliereinlage einsinkt, desto größer wird die Auflagefläche und desto mehr wird das Einsinken erschwert. Dies leuchtet auch ein, wenn man bedenkt, daß bei der oft verwendeten Gummi-Shorehärte von 45° etwa 0,5 kg/mm² an Last aufgenommen werden können, d. h. daß z. B. 50 kg Rohrgewicht bereits mit 100 mm² Gummifläche aufgenommen werden kön-

nen, während bei den bekannten Rohrschellenisoliereinlagen die tatsächliche Auflagefläche einer entsprechenden Schelle ein Vielfaches dieses Wertes beträgt

Ein kürzerer Federweg der Last hat aber in jedem Fall eine höhere Eigenfrequenz des Masse-Federsystems zur Folge als bei einem langen Federweg, denn die Frequenz richtet sich bekanntlich nach der Formel

c-g

ω = Frequenz (Hz)

c = Federkonstante

/ = Federweg mm

g =9,810 mm/s'

_kg_
mm

Dies ist aber unerwünscht, denn die ideale Eigenfrequenz von 50 Hz erfordert bei den in Frage kommenden Materialien einen längeren Federweg. Dies ist offenbar auch der Grund dafür, weshalb alle Hersteller derartiger ringsumlaufender Rohrschellenisoliereinlagen diese mit Profilierungen oder mit Hohlräumen versehen oder Schaumgummi verwenden, denn auf diese Weise läßt sich der Federweg vergrößern.

Das System hat jedoch den gravierenden Nachteil, daß die Stärke des das ganze Innere der Schelle ausfüllenden Rohrschellenisolierprofils vom tiefsten Auflagepunkt des Rohres bestimmt wird. Dort darf das Profil nur um 40% seiner Höhe gepreßt werden, sonst verliert es materialbedingt seine Form und Federkraft, und dort nähert sich das Rohr am stärksten an die Rohrschelle an. Das bedeutet, daß etwa 90% des Gesamtprofils wegen der verbleibenden 10% viel zu dick ausgeführt werden müssen, was eine erhebliche Materialverschwendung ist.

6) Daß ein ringsum zwischen Rohr und Rohrschelle eingelegtes Rohrschellenprofil den Schall schlechter dämpft, als wenn der Zwischenraum mit Luft ausgefüllt wäre, bedarf keiner weiteren Erläuterung.

Die US-PSen 22 79 865, 27 09 558 und 3196 535 zeigen ebenfalls Rohrschellen mit einer die Innenfläche der Schellen vollständig auskleidenden Isoliereinlage. Bei den US-PSen 22 79 865 und 27 09 558 ist diese Einlage schlauchförmig und sie wird von einem Ende her auf die Schelle aufgezogen. Bei der US-PS 31 96 535 befindet sich die Einlage nur auf der Innenseite der Schelle und sie wird durch eine Einlage und Schelle umgebende netzartige Umhüllung gehalten. Bei den hier offenbarten Rohrschellen besteht zwischen einem Ende und dem kreisförmigen Schellenkörper ein glatter, nicht abgeknickter Übergang, so daß eine schlauchförmige Isoliereinlage ohne Schwierigkeiten auf die Schellen aufgezogen werden kann. Rohrschellen mit dieser Form können jedoch häufig nicht mit der erforderlichen Festigkeit angezogen werden.

Das DE-GM 14 48 044 beschreibt eine Rohrschelle, die an den das Rohr umfassenden Teilen der Rohrschelle mit einzelnen Dämpfungskörpern in Blockform versehen ist, wobei die dem Rohr zugewandte Seite jedes Dämpfungskörpers profiliert ist Die Dämpfungskörper weisen einen rechteckigen C-förmigen Querschnitt auf und die einzelnen Teile des Dämpfungskörpers umgreifen die schmalen Seiten der rechteckförmigen Schelle. Die nach außen gerichtete, dem Rohr nicht zugewandte Fläche der Rohrschelle liegt dabei weitgehend frei und wird nur an den Seiten von den Rändf.rn des Dämpfungskörpers umgriffen. Wenn zwischen Rohrschelle und Rohr Verschiebungen auftreten, die insbesondere bei fest montierten Rohrschellen aufgrund von Rohrausdehnungen vorkommen, so verschiebt sich der Dämpfungskörper, so daß die die Rohrschelle umgreifenden Ränder sich ebenfalls verschieben, wobei sie sich von der Rohrschelle lösen können und der Dämpfungskörper abfällt Eine große Gefahr des Abfallens der Dämpfungskörper von den Rohrschellen besteht auch schon bei der Montage, da üblicherweise erst die Schellen installiert werden und dann die Rohre eingelegt und durchgeschoben werden. Es ist offensichtlich, daß bei dieser Montageweise ein großer Teil der vorgesehenen Dämpfungskörper auf den Schellen verloren gehen können.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Rohrschellenisoliereinlage aus elastischem Material, die zwischen Rohrleitung und Schelle angeordnet und als voneinander getrennte Blöcke ausgebildet ist, wobei die Schelle aus zwei halbkreisförmigen Teilen besteht, die zu ihrer gegenseitigen Verbindung jeweils an ihren Enden scharfkantig abgewinkelte Flansche aufweisen, derart zu verbessern, daß ein fester Sitz der Einlage ohne Verwendung von Klebstoff und ohne Profilierung der Schelle auch bei Rohrbewegungen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einlage ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die zu dämpfenden Schwingungen des Rohrnetzes werden am wirksamsten mit einer Eigenfrequenzabstimmung um 50 Hz herum gedämpft.

Es ist bereits erwähnt worden, daß die tatsächlich erforderlichen Auflageflächen der Rohrschellenisoliereinlage klein sein dürfen, weil die zulässige Lastaufnahme des Rohrschellenisoliermaterials mehr als 0,5 kg/ mm² beträgt. Beispielsweise bei Anordnung von zwei Isolierblöcken beiderseits des Rohrtiefpunktes, d. h. in einem Winkel von 45° zur senkrechten Mittelachse des Rohrquerschnittes, hat die entstehende Verdrängungsfläche bei Vergleich des unbelasteten und des belasteten Rohrquerschnitts kein sichelförmiges, sondern ein rechteckiges Profil. Eine ungleichmäßige Belastung dieser beiden Rohrschellenisolierblöcke findet dann nicht statt. Der Federweg wird größer, und die dem Gummi innewohnende Federwirkung wird voll ausgenutzt. Die Eigenfrequenz des Massefedersystems kann individuell der gewünschten Eigenfrequenz von 50 Hz angeglichen werden.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist der, daß man die tragenden Rohrschellenisolierblöcke eine größere Shorehärte wählen kann. Dies ermöglicht eine weitaus größere Wärmebeständigkeit des Gummis, und zwar ohne die Schalldämmung nachteilhaft zu beeinträchtigen. Die Schalldämmung ist vom Federweg unter der zugehörigen Last, nicht aber von der Härte des zwischengelegten Gummis abhängig.
Gummi der nun möglich gewordenen Shorehärte von

ca. 60° läßt sich besonders preisgünstig und mit gleichbleibender Qualität herstellen.

Um den Federweg bei kleinen Lasten zu vergrößern, können die Rohrschellenisolierblöcke mit einer Profilierung versehen werden, wodurch ihre Federkonstante bei gleichen Abmessungen des Isolierblocks verringert wird. Kleinere Last und kleinere Federkonstante ergeben dann wieder die gewünschte Eigenfrequenz.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer normalen Rohrschelle mit vier eingezeichneten Rohrschellenisoliereinlagen 1 in Form von schlauchförmigen Blöcken,

Fig.2 eine erste Ausführungsform des schlauchförmigen Isolierblocks, und

Fig.3 eine zweite Ausführungsform des Isolierblocks.

Die Isolierblöcke 1 können die Form kurzer Rechteckhohlprofile haben. Solche Rechteckhohlprofile, die über die Schellen geschoben werden und dort aufgrund der Gummispannung fest anliegen, haben den Vorteil, daß sie weder bei der Montage noch beim Betrieb der Rohrleitung heruntergeschoben werden können. Bei der Montage wird das Rohr innerhalb der bereits montierten Schelle zum Ausrichten noch häufig hin und her geschoben, wobei einige im Handel befindliche Gummiprofile herausgeschoben werden können. Bei den nach Inbetriebnahme der Rohrleitung stattfindenden Längenausdehnungen der Rohrleitung können große Längskräfte auftreten, die die bekannten Rohrschellenisoliereinlagen ebenfalls aus ihrer Lage drücken können. Verwendet man die Rechteckhohlprofile 1 gemäß F i g. 2 oder F i g. 3, dann verhindert die das Schellenprofil endlos umschließende Form das Herausdrücken aus dem Zwischenraum zwischen Rohr und Schelle.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß man die Wandstärken der Breitseiten 2, 3 bzw. 4, 5 der schlauchförmigen Isolierblöcke 1 unterschiedlich dick ausbilden kann. Dadurch ist es dem Rohrleger an Ort und Stelle möglich, durch Verdrehen der Rechteckhohlprofile entweder die dicke oder die dünne Breitseite des schlauchförmigen Isolierblocks dem Rohr zuzuwenden. Der Rohrleger hat es dann je nach äußerer Rohrdicke in der Hand, entweder alle oder einen Teil der schlauchförmigen Isolierblöcke je nach Erfordernis dicker oder dünner zu gestalten, was wiederum eine erhebliche Einsparung an Lagervorhaltung bedeutet

Die Profilierung der Rohrschellenisolierblöcke gestattet auch die Vergrößerung der Blockmaße gegenüber einem Vollblock gemäß F i g. 2 unter Beibehaltung der Federkonstante, wenn eine größere Auflagefläche zwischen Rohr und Isolierblock oder Schelle und Isolierblock gewünscht wird. Dies könnte der Fall sein bei Kunststoffrohren, welche eine verhältnismäßig weiche Oberfläche haben, so daß eine größere Auflagefläche erwünscht ist

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Isoliereinlage besteht darin, daß es ohne Beeinträchtigung ihrer Wirkung möglich ist, die Breitseiten 5 der schlauchförmigen Isolierblöcke 1 während des Herstellungsprozesses mit kennzeichnenden, beispielsweise rillenförniigen oder hügelförmigen Längsmarkierungen 7 zu versehen, aus denen der Rohrleger die günstigste Isolierstärke zur Erreichung der gewünschten Eigenfrequenz ablesen kann. Zum Beispiel könnten drei Längsmarkierungen bedeuten, daß die Eigenfrequenz von 50 Hz zu erreichen ist, wenn die gepreßte Dicke einer Breitseite des Isolierblocks unter Vollast 3 mm beträgt. Ebenso könnten die Markierungen auch Auskunft über die den Isolierblock kennzeichnende Federkonstante geben.

Die beschriebene Isoliereinlage erlaubt es, große Hohlräume zwischen Rohr und Rohrschelle zu schaffen, die einen erstklassigen Schallschutz und einen ebenso guten Wärmeschutz ermöglichen.

Da sich die Isolierblöcke auf der Schelle verschieben lassen, ist die Angleichung der Isolierblöcke an alle

ίο denkbaren Lastrichtungen möglich.

Obwohl kurze Rechteckhohlprofile im allgemeinen ihren Zweck voll erfüllen, sind Sonderfälle denkbar, in denen es wünschenswert ist, anstelle der bekannten Rohrschellenisoliereinlagen schlauchförmige Isoliereinlagen zu verwenden, die sich über eine größere Auflagefläche zwischen Rohr und Schelle erstrecken. Derartige schlauchförmige Rohrschellenisoliereinlagen sind konstruktionsbedingt ebenfalls gegen Herausdrücken aus dem Zwischenraum zwischen Rohr und Schelle gesichert. Sie haben gleichzeitig den Vorteil, daß sie sich völlig einwandfrei der Schellenrundung angleichen, und zwar auch bei sehr starken Krümmungen. Derartige schlauchartige Rohrschellenisoliereinlagen empfehlen sich beispielsweise bei kleinen dreigeteilten Schellen, wie sie in der Anmeldung Nr. 8 37 30 009.4 beschrieben sind.

Das Rohr soll im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Stahlrohr sein, das zusammen mit dem Medium, das es transportiert, und der Isolierung unter Berücksichtigung des Schellenabstandes ein Gewicht von 135 kg trägt. Zwei der vier gezeichneten Isolierbiöcke tragen das Rohr, während zwei weitere, die sich oberhalb des Rohres befinden, nur zur Führung des Rohres dienen. Die Tragfähigkeit der Blöcke beträgt bei der zulässigen Komprimierung der Blöcke von 40% 0,5 kg/mm². Da sich die angenommenen 135 kg Rohrgewicht auf zwei Blöcke verteilen und diese Blöcke bezogen auf die senkrechte Lastachse des Rohres im Winkel von 45° angeordnet sind, entfallen auf jeden Block 95,45 kg. Diese 95 kg werden bereits durch eine rechteckige Fläche von beispielsweise 30 · 6 = 180 mm² aufgenommen, so daß der das Rohr tragende Isolierblock sehr klein sein könnte.
Bei einer Grundfläche von 8 mm ist bei 40% Komprimierung:

/ = 3,2 mm

c = ψ- = 30 kg/mm

1 1/30-9810 ..„

^ω=^τ-V-ij- ^{= 48Hz}-

Bei einer Grunddicke von 6 mm ist bei 40% Komprimierung:

/ = 2,4 mm
c= 95/2,4 = 40 kg/mm

1 ] 1 40 · 9810 .,„

^ω=Ύ7' V—2Ä— ^{= 45Ηζ}·

Man kann aus diesem Beispiel ersehen, daß die erwünschte Frequenz von 50 Hz nur mit Gummidicken zu erreichen ist, bei denen ein ringsumlaufendes Gummi-

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profil unrentabel wäre und in der erforderlichen Weichheit nicht herzustellen wäre. Die Isolierfederblöcke 1 weisen dagegen einen rationellen Weg für die anwendungsgerechte Schall- und Wärmeisolierung in Rohrschellen, weil sie ohne nennenswerten Materialverlust auch in größeren Wanddicken herstellbar sind.

Der Isolierblock nach F i g. 3 weist eine Profilierung 6 an seiner einen Breitseite 4 und eine Markierung 7 in Form eines Profils an seiner anderen Breitseite 5 auf. Die Profilierung 6 an der Rückseite 4 gestattet eine Vergrößerung der Isolierblocklänge ohne Veränderung der Federkonstante oder eine Verkleinerung der Federkonstante bei gleicher Isolierblocklänge.

Die Markierung 7 auf der Breitseite 5 gibt beispielsweise die zulässigen komprimierten Isolierblockdicken beider Breitseiten in Millimeter unter Vollast an, bei denen optimale Dämpfung erreicht wird.

Wenn die Breitseite 4 mit der starken Profilierung 6 zwischen Rohr und Schelle liegt, erlaubt dies die Ver- )·

wendung eines Rohres mit kleinen Außendurchmessern. 20 ,,„

Wenn die Breitseite 5 mit der Markierung 7 zwischen |-

Rohr und Schelle liegt, kann ein Rohr größeren Durchmessers verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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m 45

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Claims

Patentansprüche:

1. Rohrschellenisoliereinlage aus elastischem Material, die zwischen Rohrleitung und Schelle angeordnet und als voneinander getrennte Blöcke ausgebildet ist, wobei die Schelle aus zwei halbkreisförmigen Teilen besteht, die zu ihrer gegenseitigen Verbindung jeweils an ihren Enden scharfkantig abgewinkelte Flansche aufweisen, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß jeder Block (1) aus einem flachen Schlauchstück gebildet ist, das über das Rohrschellenprofil geschoben ist und das gesamte Rohrschellenprofil umschließt

2. Rohrschellenisoliereinlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Block (<) auf seinen beiden Breitseiten (4,5) unterschiedliche Wandstärken hat und daß der auf die Schelle geschobene 1) Block (1) derart verdrehbar ist, daß die jeweils gewünschte Breitseite zwischen Rohrleitung und Schelle sitzt

3. Rohrschellenisoliereinlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (1) durch Extrudieren und anschließendes Zerschneiden hergestellt sind.

4. Rohrschellenisoliereinlage nach einem der An- 2) Sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (1) mit ihr Federverhalten beeinflussenden Profiiierungen (6) versehen sind.

5. Rohrschellenisoliereinlage nach einem der An-Sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blöcke (1) mit Markierungen (7) in Form von Profilierungen versehen sind. 3)